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Dipolantennenanordnung für mehrere Frequenzbereiche Es ist bekannt,
daß eine Antenne nicht nur in ihrer Grundfrequenz, sondern auch in deren Harmonischen
höherer Ordnungszahl erregt werden kann bzw. in Resonanz ist.
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Außerdem ist bekannt, daß man Antennen bestimmter Länge durch Hinzufügen
von Selbstinduktionen und Kapazitäten auf anderen Frequenzen erregen kann als ihrer
Eigenresonanz entsprechen würde.
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Bekannt ist auch der Aufbau von Richtantennen, bei denen die einzelnen
Elemente unterteilt sind, um Schwingkreise verschiedener Art zwischenschalten zu
können, um sie damit für mehrere Frequenzen brauchbar zu machen.
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Diese Ausführungen stellen Kompromisse dar, die den Zweck verfolgen,
bei erträglichen geometrischen Dimensionen und möglichst leichter und einfacher
mechanischer Ausführung Richtsendung und Empfang auf mehreren Bereichen zu ermöglichen.
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Die Nachteile dieser Anordnungen sind aber folgende: a) Die mechanische
Konstruktion ist schwierig, da die freitragenden Elemente geteilt sein müssen, um
die Abstimnüttel in Form von Spulen, Drehkondensatoren, Paralleldrahtleitungen oder
Koaxialkabelstücken zwischenschalten zu können.
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b) Die einzelnen Antennenelemente müssen wegen ihrer Teilung
in der Mitte auf Isolatoren mit entsprechenden Stützen angebracht werden, oder bei
direkter Verbindung mit dem Träger und Ausnutzung desselben als Abstimmittel muß
dieser entsprechend isoliert montiert werden.
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c) Bei Zwischenschaltung von Sperrkreisen in den einzelnen Dipolen
ergeben sich besonders schwierige konstruktive und elektrische Probleme.
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d) Verschiedene dieser Konstruktionen ergeben zufolge ihres
Aufbaues unübersichtliche und unzweckmäßige elektrische Verhältnisse, wie z. B.
.Unsymmetrie, die sich in unerwünschten und unsauberen Strahlungs- und Richtungsdiagrammen
ausdrücken. Vielfach wird auch die Wirkung der Abstimmittel fehlerhaft dargestellt.
Häufig entsprechen bei Richtstrahlern solcher Art die tatsächlichen Gewinne nicht
annähernd den Wünschen.
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Alle diese Nachteile vermeidet die nachfolgend beschriebene Anordnung-.
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Eine Dipolantennenanordnung, die für mehrere beli--bige Frequenzbereiche,
die innerhalb eines Bereiches von maximal 1 -. 2 Resonanz haben soll, wird
so ausgebildet, daß die mechanische Länge, des oder der Antennenelemente für eine
Frequenz zwischen der minimalen und maximalen Wunschfrequenz beliebig gewählt wird.
Zweckmäßig ist jedoch, den mechanischen Zuschnitt für eine der gewünschten Frequenzen
etwas länger zu wählen.
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Die Resonanzen des Antennenelements für die übrigen gewünschten Frequenzen
werden dadurch hergestellt, daß symmetrisch von der Mitte aus Abgriffschellen angebracht
werden, mittels welcher kurze Rohr- oder Drahtstücke, durch eine Kapazität unterbrochen,
gehalten werden.
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Antennenteilstück, Haltebügel, Verbindungsstücke und Kondensator bilden
gemeinsam einen Parallelresonanzkreis, mit dem die eigentliche Antenne, die einen
Serienresonanzkreis darstellt, verkoppelt ist (s. Abb. 1).
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Der Schwingkreis, bestehend aus b, c und
k, ermöglicht a auf eine niedrigere Frequenz als die natürliche abzustimmen
und stellt gleichzeitig für die natürliche Resonanz von a eine zwischen a geschaltete
Kapazität dar, welche bewirkt, daß die Resonanzfrequenz für a entsprechend erhöht
wird.
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Das entsprechende Ersatzschaltbild zeigt Abb. 2. Wie allgemein bekannt,
lassen sich mit zwei derartig zusammengeschalteten Resonanzkreisen zwei Resonanzfrequenzen
einstellen. Im Beispiel laut Abb. 1
können durch Verlängern der Länge a, des
Abgriffes b und der Kapazität k analog dem Ersatzschaltbild zwei Resonanzfrequenzen
eingestellt werden, die von der natürlichen Resonanzfrequenz der Antenne abweichen.
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Mehr als zwei Resonanzfrequenzen ergeben sich, wenn man für jede weitere
gewünschte Resonanz einen zusätzlichen Resonanzkreis gleicher Art hinzuschaltet.
Abb. 3 und Ersatzschaltbild Abb. 4 zeigen einen solchen für drei Resonanzfrequenzen.
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Derart ausgebildete Antennen haben gegenüber einfachen gestreckten
Drähten den Vorteil, daß sie nur
auf die eingestellten Resonanzen
ansprechen und alle Harmonischen weitgehend unterdrücken. Dies wirkt sich für Sendung
und Empfang besonders günstig im Hinblick auf ungewollte Störungen aus.
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Der mögliche ungeteilte Aufbau der eigentlichen Antenne ergibt
- im Gegensatz zu allen anderen ähnlichen Ausführungen - besonders
einfache und stabile mechanische Konstruktionen. Es ist bei Richtstrahlern dieser
Art - im Gegensatz zu anderen Mehrwellenrichtstrahlem - ferner möglich,
alle Elemente in der Mitte - wie bei YAGI-Antennen häu-fig angewandt
- direkt mit dem Tragebalken zu verschrauben. Dadurch ergeben sich haltbare
und stabile Konstruktionen und die Möglichkeit der permanenten Erdung.
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Infolge der zur Mitte symmetrischen Anlage der Schwingkreise ergeben
sich bei Richtstrahlern dieser Art eindeutige und saubere Richtdiagramme. Dies ist
vielfach mit anderen Konstruktionen für mehrere Frequenzen nicht gegeben.
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Die Abstimmung solcher Elemente ist besonders einfach und genau durchzuführen,
weil durch die veränderbaren Abgriffe und Kapazitäten der optimale Abgleich genauer
und leichter erreicht werden kann als durch Zuschnitt auf Grund von Berechnungen.
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Die verwendeten Kapazitäten können auf verschiedene Weise ausgebildet
sein, z. B. handelsübliche variable oder feste Kondensatoren aller Bauarten, ineinanderschiebbare
Rohrstücke, Stücke von Koaxial-oder Flachkabeln und ähnliche Ausführungen. Die Selbstinduktionen
können ebenfalls in verschiedener Weise ausgebildet werden.
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Es ist auch möglich, die Resonanz für eine zusätzliche Frequenz statt
durch einen Parallelresonanzkreis mit einem Serienresonanzkreis zu erzeugen. Dieser
kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß in geringem Abstand zum Antennenelement
ein zweites angebracht ist, das an den Enden vom Hauptelement isoliert und auf eine
der gewünschten Frequenzen abgestimmt ist. Eine solche Ausführung ist z. B. dann
zweckmäßig, wenn Antennenelemente größerer Länge bei drehbaren Richtstrahlem frei
tragend nur in der Mitte befestigt montiert sind und zur Gewichtsverminderung aus
verhältnismäßig dünnem, sich leicht durchbiegendem Material bestehen. In diesem
Fall kann das Hilfselement zur Abspannung von der Mitte aus verwendet werden, wie
Abb. 5 zeigt.
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Einige weitere Ausführungsmöglichkeiten für ungeteilte Antennenelemente,
z. B. für drei verschiedene Frequenzen, auch unsymmetrisch zur Mitte, zeigen die
Abb. 6 bis 10 als Beispiele.
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Die Speisung solcher Antennenelemente ist auf die verschiedensten
Arten durch direkte, induktive oder kapazitive Ankopplung möglich; entweder für
optimale Energieübertragung mit einer separaten Leitung pro Frequenz oder bei Zulassung
einiger Verluste auch mit einer gemeinsamen Zuleitung.
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Bei Verwendung von Rohrelementen ergibt sich eine einfache, konstruktive
Lösung dadurch, daß das Rohr angebohrt wird und die oder mehrere Koppelschleifen
zum Teil innerhalb des Rohres geführt werden, wie Abb. 11 als Beispiel zeigt.